基于PIV技术的土样真三轴试验方法和系统技术方案

本发明专利技术适用于岩土测试技术领域，具体涉及一种基于PIV技术的土样真三轴试验方法和系统，所述基于PIV技术的土样真三轴试验系统包括：压力仓、PIV观测相机；所述压力仓内的第一轴向方向上设置有相对的压力底座和第一压力加载部，所述第一压力加载部的加载端设置为压力薄膜；所述压力仓内的第二轴向方向上设置有一组第二压力加载部，所述压力仓内的第三轴向方向上设置有一组第三压力加载部；本发明专利技术基于PIV技术，PIV观测相机的观测光能够通过压力仓照射至土样的对应面，直观的、实时的观测土样的形变状态；进而能够有效的对土样的裂隙产生与发展过程进行观测，并利用PIV技术观测土样在毫秒级、三维状态下的裂隙发展规律。三维状态下的裂隙发展规律。三维状态下的裂隙发展规律。

【技术实现步骤摘要】
基于PIV技术的土样真三轴试验方法和系统


[0001]本专利技术属于岩土测试
，具体涉及一种基于PIV技术的土样真三轴试验方法和系统。

技术介绍

[0002]真三轴试验作为重要的了解与掌握岩土体在复杂应力状态下的力学性质的手段，对土木工程的设计、施工与安全运行具有重要的理论与工程意义。
[0003]真三轴试验能够出色的分析岩土体材料在三维复杂应力状态下的力学性能，然而现有的真三轴设备设计，存在一些缺陷：1、试验设备在封闭的模型箱体中，且由橡皮膜包裹，不能够实时分析试样在剪切受压过程中的土样破坏过程；2、由于真三轴试验的试验模型为立方体，制样过程，特别是重塑土的制样过程在试样仓外侧进行，模型尺寸较小，还需要将土样放入橡皮膜之后进行试验装样处理，制样与试验工序复杂，且容易造成土样破坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于PIV技术的土样真三轴试验系统，以解决现有试验设备不能够实时分析试样、制样过程与试验工序复杂，容易造成土样破坏的问题。
[0005]术语解释：PIV：ParticleImageVelocimetry，又称粒子图像测速法。
[0006]本专利技术实施例是这样实现的，一种基于PIV技术的土样真三轴试验系统，所述基于PIV技术的土样真三轴试验系统包括：压力仓、PIV观测相机，所述压力仓的制作材料为全透明材料；
[0007]所述压力仓内的第一轴向方向上设置有相对的压力底座和第一压力加载部，所述第一压力加载部的加载端设置为压力薄膜；
[0008]所述压力仓内的第二轴向方向上设置有一组第二压力加载部，所述压力仓内的第三轴向方向上设置有一组第三压力加载部；
[0009]所述第二压力加载部的加载端设置为压力活塞，该压力活塞与压力仓滑动连接，所述第三压力加载部的加载端也设置为压力薄膜；
[0010]所述压力底座、压力活塞及压力薄膜围合成一个试样仓，所述试样仓用于放置和夹持土样；其中所述压力活塞和压力薄膜向土样加载的压力使土样发生形变时，所述压力活塞和压力薄膜能够跟随土样的形变伸缩，以保持对土样的夹持状态；
[0011]两个所述PIV观测相机分别设置在所述压力仓外，并且所述压力仓、试样仓及压力仓与试样仓之间的空间形成有通光路径，所述PIV观测相机的观测光能够通过所述通光路径照射至土样的对应面，用于观测土样的形变状态。
[0012]本专利技术实施例的另一目的在于提供一种基于PIV技术的土样真三轴试验方法，用于所述的基于PIV技术的土样真三轴试验系统，包括以下步骤：
[0013]采用透明的材料构建压力仓，以及在压力仓内的三个轴向方向上分别设置第一压力加载部、第二压力加载部以及第三压力加载部；
[0014]将第一压力加载部的加载端设置为压力薄膜，第二压力加载部的加载端设置为压力活塞，第三压力加载部的加载端设置为压力薄膜，三个轴向方向上的压力活塞及压力薄膜围合成一个试样仓；
[0015]按照实验需求在试样仓内制备土样；
[0016]在所述压力仓外的第二轴向、第三轴向方向上设置PIV观测相机，所述PIV观测相机的观测光能够通过压力仓照射至土样的对应面；
[0017]通过第一压力加载部、第二压力加载部以及第三压力加载部向土样施加压力，通过PIV观测相机观测土样的形变。
[0018]本专利技术实施例提供的一种基于PIV技术的土样真三轴试验系统，PIV观测相机的观测光能够通过(透过)压力仓照射至土样的对应面，直观的、实时的观测土样的形变状态；进而能够有效的对土样的裂隙产生与发展过程进行观测，并利用PIV技术观测土样在毫秒级、三维状态下的裂隙发展规律；同时，可以直接在试样仓内直接制备土样；避免了重塑土的制样过程在试样仓外侧进行，存在模型尺寸较小，还需要将土样放入橡皮膜之后进行试验装样处理，导致制样与试验工序复杂且容易造成土样破坏的问题。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种基于PIV技术的土样真三轴试验系统的正视图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种基于PIV技术的土样真三轴试验系统的俯视图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的一种基于PIV技术的土样真三轴试验方法的流程图；
[0022]图4为本专利技术实施例中制备土样的流程图。
[0023]附图中：10
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压力仓；100
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试样仓；101
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压力底座；102
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孔压控制器；103
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第一压力机；104
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第一压力活塞；105
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第一液压仓；106
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轴向压力薄膜；107
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固定卡扣；108
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仓顶压力传感器；201
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第一σ2液压仓；202
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第一σ2压力控制器；203
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密闭式滑轨一；204
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密闭式滑轨二；205
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第二σ2压力控制器；206
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第二σ2液压仓；207
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右σ2压力活塞；208
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右σ2压力仓顶壁；209
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密闭式滑轨三；210
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左σ2压力仓顶壁；211
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左σ2压力控制器压力口；212
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左σ2压力活塞；213
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右σ2压力控制器压力口；214
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密闭式滑轨四；301
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前σ3压力薄膜；302
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前σ3压力传感器；303
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前σ3压力控制器压力口；304
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前σ3液压仓；305
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后σ3压力薄膜；306
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后σ3液压仓；307
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后σ3压力控制器压力口；308
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后σ3压力传感器；400
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PIV观测相机；401
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后PIV观测相机；402
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右PIV观测相机。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0026]可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一液压仓称为第二液压仓，且类似地，可将第二液压仓称为第一液压仓。
[0027]本专利技术将PIV技术应用在真三轴试验，可以充分的利用其特点。PIV技术的特点是超出了单点测速技术(如LDA)的局限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PIV技术的土样真三轴试验系统，其特征在于，所述基于PIV技术的土样真三轴试验系统包括：压力仓、PIV观测相机，所述压力仓的制作材料为全透明材料；所述压力仓内的第一轴向方向上设置有相对的压力底座和第一压力加载部，所述第一压力加载部的加载端设置为压力薄膜；所述压力仓内的第二轴向方向上设置有一组第二压力加载部，所述压力仓内的第三轴向方向上设置有一组第三压力加载部；所述第二压力加载部的加载端设置为压力活塞，该压力活塞与压力仓滑动连接，所述第三压力加载部的加载端也设置为压力薄膜；所述压力底座、压力活塞及压力薄膜围合成一个试样仓，所述试样仓用于放置和夹持土样；其中所述压力活塞和压力薄膜向土样加载的压力使土样发生形变时，所述压力活塞和压力薄膜能够跟随土样的形变伸缩，以保持对土样的夹持状态；两个所述PIV观测相机分别设置在所述压力仓外，并且所述压力仓、试样仓及压力仓与试样仓之间的空间形成有通光路径，所述PIV观测相机的观测光能够通过所述通光路径照射至土样的对应面，用于观测土样的形变状态。2.根据权利要求1所述的基于PIV技术的土样真三轴试验系统，其特征在于，所述压力薄膜包括两层以上的透明的有机硅精密薄膜，以使得所述PIV观测相机的观测光能够通过压力仓；所述两层以上的透明的有机硅精密薄膜的层间设置有压力传感器，所述压力传感器用于监测其所在位置的压力数据。3.根据权利要求2所述的基于PIV技术的土样真三轴试验系统，其特征在于，所述压力仓顶部、压力底座上设置有密闭式滑轨，所述第二轴向方向上的压力活塞滑动连接在所述密闭式滑轨上。4.根据权利要求3所述的基于PIV技术的土样真三轴试验系统，其特征在于，所述压力仓的顶部设置有薄膜固定件，所述有机硅精密薄膜设置有两层；上层的有机硅精密薄膜通过所述薄膜固定件连接固定；下层的有机硅精密薄膜的外沿延伸至所述密闭式滑轨外，用于密封所述密闭式滑轨和试样仓。5.根据权利要求3所述的基于PIV技术的土样真三轴试验系统，其特征在于，所述压力仓、压力活塞及密闭式滑轨的制作材料为透明的有机亚克力材料。6.根据权利要求3所述的基于P...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁延召，白哲，郑超，陈晓东，贺瑞霞，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：